柴油机进气道流通特性的分析与设计
双进气道柴油机丝线法可视化稳流测试及缸内气流运动特性分析
a 丝线布置
b 气缸拍摄方向 图5 可视化稳流测试拍摄方案
c 拍摄顺序
如图5a所示，在自缸盖起始，沿气 缸中轴线向下进行分层铺设，每层丝 线的行间距为20mm，共布设5行丝线 ；列间距为10mm，共布设4列丝线， 总共布置20根丝线。图5b是将气缸所
对应朝向发动机的进气管侧、切向气
道侧、排气管侧、螺旋气道侧四个方 向定义为拍摄方向。图5c是以进气管 侧正面为第1次拍摄，正对每个拍摄方 向的径向40°扇面的气缸内壁面范围 ，进行9次拍摄，以获取整个气缸的周 向完整内壁面画面，逆时针方向拍摄9 次。
示意图
图1 可视化稳流实验台
实物图
以D19直列、四缸、增压中冷高压共轨柴油机为研究机型，发动机主要技术参数见表1。根据 AVL气道评价方法，搭建可视化稳流实验台，利用该实验台测量各个气门升程条件下，气道的流 通能力和气缸内的涡流比。如图1所示。
2.2 CFD模型构建与验证
图2 D19稳流计算网格模型 表2 稳态模拟边界条件
，使得喷射的燃料撞击气缸壁面和燃烧室壁面频率增大，最 终燃料形成液膜并在气缸中形成不完全燃烧的混合物。因此 ，对进缸内近壁面气流运动研究更为重要。
目录
CONTENT
1 研究背景及意义 2 丝线法可视化气道稳流实验台
3 双气道柴油机缸内流场分析
4 结论
2.1 丝线法气道稳流实验台搭建
表1 D19发动机参数
在切向气道侧，气流经 过切向气道进入气缸并受到
涡流运动的影响，丝线的摆 动角度最大，最大值为90° ，如序号2所示。
图8 12mm气门升程气缸近壁面气流流场 图9 12mm气门升程气缸近壁面丝线运动试
2.5丝线摆动角与涡流比
表4 丝线摆动角度与涡流比试验
4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究的开题报告
4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究的开题报告题目：4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究研究背景：随着国内和国际市场需求的不断增加，柴油机的使用越来越广泛。
柴油机的四气门缸盖进气道对于柴油机的效率和性能起到至关重要的作用。
然而，目前还没有对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行深入的研究。
因此，在这样的背景下，对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行研究具有十分重要的意义。
研究目的：本研究的主要目的是探索4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计，包括不同形状、尺寸和结构的比较研究，目标是提高柴油机的功率和性能。
研究内容：1.对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的现有设计进行调查和研究2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，并通过模拟软件进行模拟分析3.核对模拟数据的准确性并进行实验验证4.对比分析实验结果，选取最优的进气道设计研究方法：本研究采用理论计算、CFD数值模拟以及实验验证相结合的方法，通过对现有柴油机进气道设计进行比较，实现最优进气道设计的目的。
研究意义：通过对4V105柴油机四气门缸盖进气道进行深入的研究，可以更好地掌握进气道设计的关键技术和实现方式，提高柴油机的功率和性能，创造更多的经济和社会效益。
研究任务：1.搜集、整理和分析目前柴油机进气道设计的研究现状2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，通过CFD对比分析3.对CFD分析进行实验验证并进行实验数据的核对4.对比分析实验结果，选取最优设计方案预期成果：1.形成具有自主知识产权的进气道设计技术2.提高柴油机功率和性能3.为相关企业提供技术支持和产品升级推广方案参考文献：[1] Meng N, Lou Z, Huang H. Numerical simulation and optimization of intake manifold of six-cylinder diesel engine. Applied Thermal Engineering, 2015, 90: 624-635.[2] Liu X, Liu Z, Deng K, et al. Investigation on flow uniformity of intake manifold of diesel engine. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2016, 29(5): 985-992. [3] Zhang J, Wei H, Han J, et al. Design and optimization of intake manifold in GDI engine based on NSGA-II. SAE International Journal of Engines, 2014, 7(4): 1749-1759.。
柴油机的进排气系统结构设计解析
柴油机的进排气系统结构设计解析作者：张允富赵慧恩来源：《中国科技博览》2016年第09期[摘要]由于柴油产生的功率大，价格也相对便宜，所以得到广大人群的喜爱。
但柴油机会存在排放不达标现象，包括废气和噪声排放，功率能耗等一些问题，这都与柴油机的进排气系统有关。
因此我们有必要对柴油机进排气系统进行优化设计。
[关键词]柴油机；进排气系统；设计中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0048-011、进排气系统功能简介发动机进排气系统分为发动机进气系统和发动机排气系统。
简单来说，发动机进气系统的作用是尽可能多并均匀地向各缸提供混合气或纯净空气发动机排气系统作用是排出废气，并且使废气污染和噪声污染尽可能地。
根据发动机进排气系统控制的分类，现将进排气系统功能简单化，如图一所示为进排气系统简单示意图。
图中箭头所示为空气在进排气系统的循环路径。
进排气按逆时针方向流动，在进入进气管时先通过空气流量计，对空气温度、流量进行测量，之后经由可变截面涡轮增压器的涡轮机同轴带动的压缩机进行压缩，压缩气体经过中冷器冷却后，再由相应的进气温度传感器认与增压压力传感器测出进气温度和压力。
通过节流阀节流后的空气与废气再循环的尾气混合后进入发动机气缸与燃油混合、燃烧。
燃烧做功后的气体一部分由排气管、阀、中冷如果有的话后与新鲜空气混合，另一部分进入可变截面涡轮增压器的涡轮机，推动涡轮的叶片做功，从而带动压缩机，做功后的废气经过处理后排到大气中。
2.柴油机进气系统设计2.1进气系统的组成及其作用进气系统主要空气滤清器和进气支管组成2.2空气滤清器设计2.2.1作用燃油燃烧的时候需要消耗大量的空气，空气里面由很多杂质诸如灰尘等，如果不把这些杂质清除，一定会加速气缸的部件的磨损，缩短整个发动机的寿命。
有实验表明，如果不加装滤清器，发动机的寿命大概缩短二分之二，所以空气滤清器是很重要的。
为了保证柴油机气缸的寿命，我们决定采用干式滤清器2.2.2进气导流管的设计在现在的这个柴油机车上，为了增强进气效果，可以利用发动机的谐振，这需要空气滤清器的进气导管有交大的容积，来增强发动的谐振，提高进气效能，但进气导管又不能做的太粗，否则在里而流动的新鲜空气的流速太低，反而不利于进气，为了使效果最仕，木次设计的柴油机的导流管应该做的又细又长3 柴油机排气系统设计3.1排气系统组成及其作用排气系统主要包括排气支管，排气管和消声器。
柴油机进、排气系统分析
柴油机进、排气系统分析作者：陈正林龚卫国赵祖玲来源：《中国高新技术企业》2016年第01期摘要：南通柴油机股份有限公司针对船用开发的直列六缸增压中冷柴油机，为四气门、直喷式、废气涡轮增压、水空中冷柴油机。
柴油机进、排气系统的优劣对柴油机性能有着至关重要的影响，因此对进、排气系统进行分析很有必要。
文章基于此，对柴油机进、排气系统进行了分析。
关键词：柴油机；进气系统；排气系统；脉冲（变压）系统；MPC（组合脉冲转换）系统文献标识码：A中图分类号：TK421 文章编号：1009-2374（2016）01-0057-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.01.0291 概述进气管的设计目的是消除各缸之间的进气干涉、排气干扰，提高充气效率。
在设计进气歧管时要充分利用进气管的波动效应和惯性效应，提高进气终了时的进气压力，提高充气效率。
设计出最佳的管长和管径，就能在发动机一定的转速范围内增加充气量，提高功率，改善扭矩特性，降低油耗率和烟度。
南通柴油机股份有限公司目前研制的柴油机主要采用两种排气系统：一种是MPC排气系统；另一种是脉冲转换排气系统。
从总的情况来看，MPC排气系统结构简单，便于总体布置，能综合定压和脉冲两种排气系统的优点，涡轮效率高，一般采用该系统能获得较好的标定工况性能，其缺点是对于大气门重叠角的柴油机，排气干扰严重，特别是对于中低转速工况，排气干扰造成的废气倒灌将更加严重，有时会严重影响柴油机在中低转速的性能；脉冲排气系统（一般都带转换器）能有效利用排气中的脉冲能量，有效克服废气倒灌，因此对于大气门重叠角的柴油机，改善其中低转速性能有明显的效果。
实践证明，在排气系统匹配中，凡是将排气系统的特点与柴油机特点良好结合的，均能取得良好的匹配效果和综合较优的性能指标，否则将不会得到好的性能指标。
2 设计输入南通柴油机股份有限公司针对船用开发的直列六缸增压中冷柴油机，为四气门、直喷式、废气涡轮增压、水空中冷柴油机。
柴油机缸盖气道的研究和设计
（） 于柴油 机来说 为 了加速 油气 的混合， ５对 需要有 一定的进 气涡流， 为此主 张进气 道做 特殊 形状 ， 螺 旋气道 、切 向气 道 ， 是这 样就 降低 了充气 效率达 如 但 到 要求状 态 的螺旋 进气 道 的设计 螺旋进 气 道可 以设 计成 能达到 要求 的涡流值 对 气 道设 计起 关键 作 用 的， 即影 响这 些 参数 的 因素 表示 在 图 １。 关键 尺 寸和 涡 流 之 间 的关系 通 过 设计 和试 验 许 多气 道被 确 定 。用三 维 Ｃ Ｄ系统进 行 最好 的气道 设计 表示 在 图 ２ Ａ 对于 一个高 效率 的气道设计 不仅是 关键尺 寸起决 定作用， 而且表面组 合 以 及 气道 横 断面 的逐 渐 变化也 是很 重要 的 。用 Ｃ Ｄ Ａ 设计气 道 时， 允许用 图３ 所示 的作表 面 切面 来评 估气 道表 面外 形 。 进气 门座 圈的推 荐形状 在 图ｉ 这是一个 切 成 圆角 的设 计， 目的是减 小铸 造 和 机械 加工 的气道 表面 之 间任何 不重合 的 影响 。机 械 加工 是受气 门座孔 和气 门导管 直径 的 限制 。也 可 以通 过 定位初 始 的机加 工基 准来减 小铸 造和机 械加
搜动帆型母 缸程｛ 行程 ｍ 进 气 门 内 撑麓 Ｌ 最 夫 功 率 径 Ｉ 『 Ｉ 皿
４ ８ Ｄ２ ｇ＊０ ３ｌ２ ３ ７
从上式可 知， 率和充气 效率 成正 比， 功 既排 量一定 的条件下， 吸入气 缸 的空 气越 多 ， 充气效 率越 大， 动机 功率 就越 大， 发 充气 效率 可按 下式 计算 ：
气 道尺 寸的变 化要 设计 得恰 当 。从气 门座截 面最 小 的地方 直到缸 头进 气 道 与进 气管 的接 合面 ， 其截 面面积 应 逐渐扩 大 １％ Ｏ 。如 上表 所示 ， 过修 改进 通 气 道 改变进 气道 参数 提高流 量 系数， 并装机试 验， 发动 机动 力性 明显 随缸盖充 气 效 率 的提 高 而 提 高 。 ２ １低 流 阻的进 气道 ． （） １ 进气 门喉 口处 的通 路断 面是 进气道 内的最小截 面， 进气 歧管 结合处 的 截 面应 比进气 门喉 口截 面大 １— ０， ０ ２％ 气流 从进 气歧 管结 合处开 始加速 ， 喉 口 到 处 流 速达 到 最大， 样可 以使 最 小截 面 前 的气道 部 分 的动 能损 失 降低 。 这 （） ２ 从进 气 歧管 结合 处 向最 小截 面 处过渡 应 圆滑 ， 较大 的 转弯 半径 。 有 （） ３进气 道入 口高度在 发动机缸 盖结 构允许 的条件下 ， 应尽 可能大 些， 因为 大 ， 转 弯半径 也 可增大 。从气 道喉 口到 缸盖燃 烧室 地面 的过渡 要精 心设 计， 其 力 求 降低 此 处 的 阻 力 。 （） ４ 气道 喉 口截 面处 的 阻力， 占整 个进气 道 阻力 的 ６ ％ 约 ０ 。现 有 的顶置气 门发 动机， 门 喉 口都 是采 用 多段 折线 过渡 ， 其过 度 圆滑 ， 少 阻力 。 气 使 减
船用柴油机进气道类型及结构参数对流通性能的影响
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cfd在现代柴油机进气道开发中的应用
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用计算流体力学（CFD）是一种利用数值方法解决流体运动问题的工程技术。
它在现代柴油机进气道开发中起着关键作用。
通过模拟和分析流体流动，CFD可以提供有关进气道设计的重要信息，从而改善柴油机的性能和效率。
1. 减小进气阻力使用CFD技术可以对进气道进行优化，减小进气阻力，提高空气流通效率。
通过分析流体运动和压力分布，可以确定最佳进气道形状，降低能量损失，增加进气量，提升发动机的输出功率。
2. 优化燃烧过程CFD可以模拟燃烧过程，预测燃烧效率和排放物生成情况。
通过调整柴油机进气道的几何结构和喷油系统参数，可以改善空燃比分布，减少燃料消耗和排放物的产生。
这对于满足环保法规要求至关重要。
3. 减少噪音和振动CFD技术能够模拟流体在进气道中的振动和噪音特性，帮助设计师定位和消除潜在的噪音和振动源。
通过提前识别问题区域并进行优化，可以减少柴油机的噪声和振动，提高乘坐舒适性。
4. 提升热管理柴油机的进气道也承担着散热的功能。
通过CFD仿真，在进气道内可以更好地理解热传导、对流和辐射等热传输机制，并优化散热装置的布局和设计，以提高发动机的热管理效率，防止过热导致的故障。
5. 验证实验数据CFD可以与实验数据进行对比和验证，提供可靠的工程分析。
通过与实际测量结果进行比较，可以评估模型的准确性，并对模型进行校正和优化，从而更好地指导柴油机进气道的开发工作。
总结CFD在现代柴油机进气道开发中具有不可替代的作用。
它可以帮助优化进气道设计，提高燃烧效率，降低噪音和振动水平，改善热管理，并验证实验数据。
随着技术的不断进步，CFD将继续为柴油机的进一步改进和创新做出重要贡献。
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）在现代柴油机进气道开发中的应用引言：现代柴油机的进气道设计对于其性能和燃烧效率至关重要。
传统的进气道设计方法往往需要大量的试验和经验，耗费时间和资源。
然而，随着计算流体力学（CFD）技术的发展，它已经成为柴油机进气道开发中不可或缺的工具。
本文将探讨CFD在现代柴油机进气道开发中的应用，并分析其优势和挑战。
一、CFD在柴油机进气道流场分析中的应用柴油机进气道的设计需要考虑气流的流动特性以及与燃油的混合效果。
CFD技术可以模拟和预测气流在进气道中的流动情况，通过数值计算和数值模拟，可以得到流场的速度、压力和温度等重要参数。
在柴油机进气道的设计中，CFD可以帮助工程师们优化进气道的形状和尺寸，以达到最佳的气流分布和燃油混合效果。
二、CFD在喷油器设计中的应用喷油器是柴油机中关键的部件之一，直接影响到燃油的喷射效果和燃烧效率。
CFD技术可以模拟和分析喷油器内部的流动情况，通过优化喷油器的结构和喷孔的位置和尺寸，可以改善燃油的喷射效果和分布均匀性。
同时，CFD还可以预测喷油器附近的湍流和压力波动情况，以进一步优化喷油器的设计。
三、CFD在进气道噪音分析中的应用柴油机的进气道噪音是一种常见的问题，不仅会影响驾驶者的舒适性，还会对环境和周围居民产生噪音污染。
CFD技术可以模拟和分析进气道中的气流和声波的传播情况，通过优化进气道的结构和减震材料的使用，可以降低噪音的传播和产生。
CFD还可以预测不同驾驶工况下的进气道噪音水平，并提供改善措施的指导。
四、CFD在柴油机进气道热管理中的应用柴油机进气道的热管理对于提高燃油的燃烧效率和减少排放物的产生至关重要。
CFD技术可以模拟和分析进气道中的温度分布和热传导情况，通过优化进气道的散热结构和冷却系统的设计，可以有效地控制进气道的温度，降低热损失并提高燃烧效率。
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［ 摘要 ］ 选取 Ｕ Ｇ和 Ｍａ ａ ｔ ｂ软件作 为进气道开发平 台； 过引入表征气 道面积利用率 的 函数分析 了气 门喉 口 ｌ 通
处的流通 特性 ； 并应用正向设计方法 直接得到了进 气道 Ｃ Ｄ实体模型 。由于正向设计方法增加 了缸盖 设计方案 选 Ａ 择的多样性 ， 为缸盖冷却水套流场优化和机械强度校核提供 了更富余 的调 整空间。
汽
车
工
程
２ １ （ ｏ．３ Ｎ ．２ ０ １ Ｖ １ ） ｏ１ ３
２ １ 年 （ ３ 卷） １ 期 ０１ 第 ３ 第 ２
Ａ ｔｍ ｔ ｅＥ ｇｎｅ ｎ ｕｏ ｏ ｖ ｎｉｅｒ ｇ ｉ ｉ
２ １ ０ ０１ ２１
柴 油 机 进气 道 流 通 特 性 的分 析 与设 计 水
何常明 ， 许思传 申立中 ， ， 毕玉华 常国锋 ，
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｎ ｅ ｏ ｔ ｆ ｗ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｓ ｆ ｒ ｒ ｅ ｉ ｎ ｙ ｒ ｓ ｉｓ ｌｅ ｇ ｎ ；ｉ ｌｔｐ ｒ ； ｏ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ；ｏ ｗａ ｄ ｄ ｓｇ ｌ ｃ
状数字化。由于气道位于发动机缸盖紧凑的关键区
日 ｌ Ｊ吾
域， 其ห้องสมุดไป่ตู้状受局部空 间很大限制。在传统柴油机开
发 和设计 过程 中 ， 往优 先考 虑 进 气 道 在 缸 盖 上 的 往
实现柴油机进气道几何形状 、 燃油喷射参数 、 燃
烧室 形状 、 缩 比和废 气 再 循 环之 间 的精 确 匹 配 是 压 项艰 巨的任务 ¨ 。 目前 多数 柴油 机均采 用 直喷 式 Ｊ
一
结构布置 ， 然后依据进气道设计气 门和选择缸径 尺
寸， 并确定 气 道 与缸 盖 的相 对 位 置 。这 种 以气 道 为 中心 的缸 盖设 计 概 念 限制 了结 构 参 数 的 多 重 选 择 。 由于气道 性能 对 其几 何 外 形 变 化 十 分 敏 感 ， 了兼 为 顾进 气 道性能 ， 多缸 盖设计方 案 均难 以实 际应用 。 许
关键词 ： 柴油机 ； 进气道 ； 流通特性； 向设计 正
Ｆｌｗ ａ ａ ｔｒｓｉ ａｙ ｉ ｎ ｎ ｅ ｓｇ ｆＤｉｓ ｌＥｎ ｉｅ ｏ Ｃｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ Ａｎ ｌ ｓｓａ ｄ Ｉ ｌｔＤｅ ｉｎ ｏ ｅ ｅ ｇｎ
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必要 条 件 。
进气道起着十分重要的作用。设计进气道和排气道
是一个单调且反复的过程 ， 首先是涉及 到复杂 曲面 Ｃ Ｄ模型的创建 ， Ａ 然后根据模型制作芯盒并进行稳 流测 试 。为达 到理 想 的 涡 流 比和空 气 流 量 ， 常 须 通
燃烧室、 电控系统 、 涡轮增压中冷 、 高压燃油喷射、 低 涡流进气系统和废气后处理等技术 Ｊ以满足 国 ， 家排放法规要求。在优化和提升发动机性能方面，
本文中根据柴油机开发 已有经验和统计数据 ， 先确定柴油机 的缸径、 门头大小 和缸盖螺栓布置 气 方案， 尤其考虑了进气道可利用的空间大小 ， 最后采 用进气道正向设计方法 。与非传统逆 向工程方法相 比， 该设计过程未借助任何气道原始模型 ， 使缸盖设 计更能灵活多变 ， 为全面优化缸 盖整体性能提供 了
［ ｓｒｃ］ Ｔ ｅＵ ｎ ｔｂｓｆ ａｅａｅｓｌｃ ｄａ ｈ ｌｆｒ ｏ ｌ ｏｔ ｅｅ ｐ ｅｔ ｈ ｏ Ａｂｔａｔ ｈ Ｇ ａｄＭａｌ ｏｗ ｒ ｒ ｅ ｔ ｓｔｅｐａｏｍ ｆ ｉ ｅ ｐｒ ｄｖｌ ｍ ｎ，ｔｅｆｗ ａ ｔ ｅｅ ｔ ｒｎ ｔ ｏ ｌ
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